中國科學院古脊椎動物與古人類研究所館藏的6顆周口店直立人牙齒-顯微斷層掃描及三維復原（邢松供圖）
存放在瑞典烏普薩拉大學的4顆周口店直立人牙齒-顯微斷層掃描及三維復原（潘雷供圖）
周口店直立人肱骨-原件及顯微斷層掃描后的三維復原（邢松供圖）
（神秘的地球uux.cn報道）據中國科學院古脊椎動物與古人類研究所：作為最早的古人類家族成員之一，周口店直立人（猿人）的店直發現在很大程度上填補了人和猿之間的演化空白。人是立人由古猿演化而來這樣一個今天為人熟知的理論，在周口店直立人發現之前還處于極大爭論中。研究然而，系列絕大多數的進展周口店直立人化石在二戰中不幸丟失，如今保存下來的周口僅有在1949-1966年發現的2件頭骨片、1件下頜骨、店直6顆牙齒、立人2件肢骨，研究以及現存放在瑞典烏普薩拉大學的系列4顆從上世紀20年代初周口店第一地點堆積物中發現的牙齒。
近期中國科學院古脊椎動物與古人類研究所邢松、進展潘雷與北京大學何嘉寧、周口復旦大學魏偏偏以及國外學者合作，店直對周口店直立人化石中的立人牙齒和肢骨開展了系列研究。所使用方法除了傳統的形態觀測外，還加入了顯微斷層掃描及三維重建、經典形態測量、幾何形態測量等可以觀測內部結構和量化研究對象的方法。相關研究結果分別發表在《Scientific Reports》， 《Journal of Human Evolution》，《PeerJ》上。
目前在中國科學院古脊椎動物與古人類研究所存放的6顆周口店直立人牙齒分別發現于1949-1953和1966年。在對其單獨的研究中，研究人員加入了山東沂源直立人、安徽和縣直立人、河南淅川直立人、安徽華龍洞古人類、歐洲先驅人、海德堡人、尼安德特人、早期現代人、近現代人等大批顯微斷層掃描數據。在多項周口店直立人牙齒的典型特征中，最具有特點的是其釉質齒質連接面（EDJ）面上出現大量相互交織的次級脊，形如“樹枝”。這一“樹枝”狀的EDJ表面結構在沂源人、和縣人、淅川人標本中也有發現，但在南方古猿和早期人屬等早期古人類、以及近現代人標本中都沒有發現。據此初步推斷它可能屬于東亞中更新世直立人的特殊性狀或衍生特征。那么是什么因素導致的這一“樹枝”狀形態的出現呢？一種解釋是：釉質和齒質受不同遺傳因素控制，粗壯齒根所代表的較發育的齒質限制在一個縮小的釉質內部時，容易形成類似褶皺。另外一種解釋是：復雜的EDJ在一定程度上能夠增加牙齒抗磨損能力。不僅如此，周口店直立人牛型齒（taurodontism）的出現也被認為是抵抗牙齒磨損所產生的。此外，周口店直立人的髓腔遠中齒尖點極低，這在一定程度上也增加了牙齒的齒質儲備量，以抵抗磨損。
目前在瑞典烏普薩拉大學保存的4顆牙齒是迄今尚存的最早出土的周口店直立人化石。其中1顆上頜第三臼齒是1921年在周口店第一地點發掘時發現的，另外3顆牙齒都是從運往烏普薩拉大學的上世紀20年代初周口店第一地點堆積物中發現的（分別于1926、1952、2011年清理出）。在針對這四枚牙齒的研究中，研究人員主要將其與南非早期人屬，印尼早、中更新世直立人，歐洲尼安德特人以及現代人作為對比。所研究內容包括釉質齒質體積比例、釉質厚度分布規律、釉質齒質連接面（EDJ）表面的三維形態、髓腔形狀等。結果顯示，在早-中更新世，東亞大陸及東南亞島嶼生活的古人類，牙齒形態存在地域差異和時序性變化。烏普薩拉大學館藏的這四顆牙齒與國內所保存的周口店古人類牙齒化石標本及模型一樣，表現出東亞地區中更新世古人類獨有的復雜特征，并且還有一些接近印尼早更新世直立人的原始特征保存下來。這些發現對進一步認識東亞、南亞地區早-中更新世古人類的遷移與演化提供了幫助。
現存的兩件周口店直立人肢骨化石為1件股骨和1件肱骨，是在1951年清理1937年以前在周口店第一地點發現的碎骨中發現的。研究人員使用CT掃描的方式獲得了周口店直立人肱骨化石的橫斷面，并根據魏敦瑞編寫的周口店直立人專著中一張X射線圖復原了上世紀30年代發現的一件肱骨中段的橫斷面。在橫斷面上進行了生物力學分析后，得到周口店直立人肱骨的力學參數，并與非洲直立人或匠人、尼安德特人、早期現代人、中國近現代人進行了對比。結果發現：1）當用體重和肱骨長度標準化力學參數后，周口店直立人的肱骨粗壯度超過非洲直立人或匠人；2）周口店直立人肱骨粗壯度一般處于尼安德特人和早期現代人變異范圍的下限；3）人類肱骨粗壯度并不是遵循從早到晚不斷減小的時序性變化規律。此項研究發現直立人肱骨粗壯度的地域多樣性可能要超過以前所認為的，這種多樣性可能反應的是對不同環境的適應，也有可能是人類從事的上肢運動模式不同導致的。
周口店直立人作為世界上最早被發現的古人類化石之一，在研究中常常作為“標桿”出現。研究人員開展的這一系列研究使得我們進一步的認識了該人群的形態特征和行為方式，對未來相關研究能夠提供必要參考。
該研究獲得中國科學院和國家自然科學基金支持。
原文鏈接：
https://www.nature.com/articles/s41598-018-20432-y
https://peerj.com/articles/4279/
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0047248417303020
作者:探索
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